DE2406030A1

DE2406030A1 - Verfahren zum herstellen von bohrungen im erdboden durch spuelbohren und maschine zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2406030A1
Application number: DE19742406030
Authority: DE
Inventors: Jacques Rochmann
Original assignee: Soletanche SA
Current assignee: Soletanche SA
Priority date: 1973-02-12
Filing date: 1974-02-08
Publication date: 1974-09-12
Also published as: GB1432511A; FR2217969A5; BR7400552D0; JPS49112802A; NL7401671A; CH572558A5; IT1006802B; ES422453A1; BE809957A

Description

DlpL-Ing. Medridi Köhne

Patentanwalt 7. Febr. 1974

Verfahren zum Herstellen von Bohrungen im Erdboden durch Spülbohren und Maschine zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Bohrungen im Erdboden durch Spülbohren, d.h. durch Aufbrechen und Zersetzen des Bodens mit Hilfe von Druckstrahlen, in der Hauptsache Wasserstrahlen, welche nach dem zu bohrenden Boden hin gerichtet sind. Die Erfindung betrifft ferner eine Maschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Das Herstellen von Bohrungen durch Spülbohren wird häufig wegen der großen zu erreichenden Leistung angewendet, und zwar bei Erdreich mit geringem Zusammenhalt und Feinkörnigkeit, wie z.B. Sand, Schlamm oder Lehm. Die Anwendung erfolgte bisher zur Herstellung von Bohrungen !deinen Durchmessers, z.B. zum Entwässern des Geländes oder zu anderen Zwecken. Man ist jedoch bisher nicht in der Lage, das Spülbohren bei gleicher Bodenbeschaffenheit anzuwenden, wenn die Bohrungen einen großen Durchmesser von beispielsweise mehr als 700 mm erhalten sollen, noch kann man Bohrungen mit verbreitertem Querschnitt durchführen. Das Ableiten des Abraumes erforderte eine sehr große Steiggeschwindigkeit, die noch dazu gleichmäßig sein muß, was in diesen Fällen unmöglich zu erreichen ist_o Zum

2406Ü30

anderen kann man das Spülbohren auch nicht in groben angeschwemmten Bodenformationen bzw. Alluvialschichten anwenden, weil die AbStrömungsgeschwindigkeiten der zirkulierenden Flüssigkeit nicht genügend groß sind, um Kies oder Steinbrocken mitzuführen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese vorerläuterten Schwierigkeiten zu überwiaen und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche den Anwendungsbereich des Spülbohrens auf weite Gebiete bzw. Bereiche auszudehnen erlaubt, vor allen Dingen zur Herstellung von Bohrungen großen Durchmessers oder aller anderen großen Querschnittsabmessungen, des weiteren zum Bohren von verhätnismäßig grobem angeschwemmtem Erdreich und schließlich zur Herstellung von geneigten bzw. schräg verlaufenden Bohrungen.

Ausgehend von dem zu Anfang erläuterten Verfahren wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gemisch aus Strahlflüssigkeit und Abraum nach dem Prinzip inverser Zirkulation entleert und abgeführt wird.

Das Wesen der Erfindung ist also vornehmlich darin zu sehen, daß der Vorgang des Spülbohrens mit dem Evakuieren bzw. Abführen des Gemisches aus der zur Herstellung der Bohrung verwendeten Flüssigkeit und dem Abraum nach dem Prinzip der inversen Zirkulation η kombiniert wird.

409837/0268

2A06Ü30

Die erfindungsgemäße Maschine zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung mit Düsen zum Erzeugen von Druckstrahlen vorgesehen ist und daß ferner eine Vorrichtung zum Absaugen des Gemisches aus Flüssigkeit und Abraum angeordnet ist, welche eine Entleerungsleitung für dieses Gemisch beschickt.

Eine Vorteilhafte Ausgestaltung der Maschine ergibt sich dadurch, daß die Absaugvorrichtung mindestens eine Tauchpumpe aufwe ist.

In diesem Zusammenhang ist ferner von Vorteil, daß die Pumpe von einem Tauchmotor angetrieben ist.

Weiterhin wird im Rahmen der Erfindung zur Ausgestaltung der Maschine vorgeschlagen, daß die Düsenvorrichtung Düsen aufweist, die ringförmig entsprechend dem Querschnitt der herzustellenden Bohrung angeordnet sind.

Hierauf aufbauend ergibt sich eine weitere Verbesserung dadurch, daß eine Vorrichtung zum Aufbrechen bzwo Zerkleinern einer sich bildenden zentralen MerIon-Schicht des Bodens vorgesehen ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Maschine wird dadurch erreicht, daß die Gestaltung derart getroffen ist, daß die Unterbringung in einem Rohr erfolgt.

Schließlich wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, daß

409837/0288 - # -

ein Gestell vorgesehen ist, welches mit Führungsrollen ausgestattet ist, die ihrerseits mit der Innenwand des Rohres zusammenwirken.

Die vorerwähnten Führungsrollen können auch durch ein anderes Führungssystem ersetzt werden oder es kann eine Vorrichtung zum Blockieren oder zeitweisen Feststellen der Haschine inΐ bezug auf das Außenrohr vorgesehen werden. Das vorerwähnte Außenrohr kann als provisorisches Schutz- oder Verschalungsrohr dienen oder es kann ein Außenrohr verwendet werden, das endgültig im Boden entsprechend dem Fortschreiten der Bohrung eingetrieben wird und dort verbleibt.

Die wesentlichen Vorteile, die sich aus der Erfindung ergeben, sind folgende:

Die Vorrichtung bzw. Maschine ist hinsichtlich der aktiven Organe zum Aufbrechen oder Auflockern des Bodens und zum Ableiten des Abraumes sehr einfach und kompakt aufgebaut.

Die Erfindung erlaubt die Anwendung in neuen Bereichen, beispielsweise zur Herstellung von Fundamentsäulen oder anderen großen Pfählen oder Stützen, die im Erdreich eingelassen werden sollen, ferner für die Herstellung von abgedichteten Wänden oder Betonwänden oder dergleichen Bauwerksteilen, ferner zum Eintreiben oder Einsetzen von großen metallischen Rohren. Außer den allgemeinen Vorteilen, die das Spülbohren bietet, ergibt sich der Vorteil der schnellen und

409837/0288 ~ * ~

anpassungsfähigen Ausführung der Bohrung an die Gegebenheiten. Des weiteren braucht das Gelände nur wenig umgearbeitet zu werden.

Die Erfindung erlaubt ferner die Anwendung des Spülbohrens bei groben angeschwemmten Bodenarten.

Schließlich ist es noch möglich, durch die Erfindung schwierige und aktuelle Probleme in einfacher Weise zu lösen, wie z.B. das an Ort und Stelle Bringen von Rohren in sumpfigen oder sehr wasserhaltigen Gelanden, selbst in großen Tiefen, und außerdem zum schnellen Erforschen des Meeresbodens usw.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schema dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Maschine, welche vorzugsweise zum Eintreiben eines Rohres großen Durchmessers bestimmt ist, und

Fig. 2 einen Querschnitt hierzu gemäß Schnittlinie II - II in Fig. 1.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine Maschine, die dazu bestimmt ist, in einem Rohr 1 großen Durchmessers zu arbeiten und welche ein Gestell 2 aufweist, welches von einem oberen Abstandsring mit rechtwinkligem Profil gebildet ist, der seinerseits mit Hilfe von Stützen 3 mit einem Verteiler k verbunden ist. Dieser Verteiler k ist ebenfalls ringförmig

ausgebildet, stellt demgemäß den unteren Abstandsring dar„ Gemäß Fig. 2 sind auf querverlaufenden Achsen 6 Laufrollen■£> angeordnet, die vorzugsweise an den vorgenannten Abstands- · ringen bzw· Gestellteilen angebracht sind, um eine Führung, der Maschine in dem Rohr 1 zu gewährleisten, insbesondere für den Fall, daß das Rohr in bezug auf die Vertikale geneigt werden soll.

Der Verteiler k wird durch eine Hochdruckleitung 7 beschickt bzw. versorgt, deren unteres Teil verengt ausgebildet ist. Diese Leitung 7 ist fest mit dem Gestell 2 verbunden und mittels einer schräg verlaufenden Strebe 8 versteift.

Auf der Unterseite des Verteilers k sind Düsenträger 9 vorgesehen, deren Anzahl von dem jeweiligen Anwendungsbereich der Maschine abhängig ist. Diese Düsenträger werden mit Düsen 10 zur Erzeugung von Druckstrahlen bzw. zur Durchführung des Spülbohrens bestückt, und zwar erfolgt die Anbringung zweckmäßigerweise mit Hilfe einer Schnellkuppel— vorr i chtung«

Die Durchmesser bzw. lichten Weiten der Leitung 7 und des Verteilers sowie die Anzahl der Düsenträger 9» deren Anordnung in einer Ebene und deren Achse der Druckstrahlen sowie außerdem der Innendurchmesser der Düsen und die Stellung der gesamten Einrichtung in bezug auf das Rohr 1 können geändert werden, um eine Anpassung an die jeweiligen besonderen Arbeitsbedingungen herbeizuführen.

409837/0268

Die Vorrichtung zum Evakuieren bzw. Absaugen des Abraumes durch inverse Zirkulation weist eine Pumpe 11 auf, welche über dem Verteiler k mit Hilfe von Zwischenstücken 12 angeordnet ist, und zwar derart, daß die Ansaugöffnung 13 der Pumpe sich in geeigneter Höhe befindet, um von dem durch die Druckstrahlen bzw. Druckspülung gelösten Material beschickt zu werden.

Das Ableitungs- bzw« Förderrohr der Pumpe ist über einen Rohrbogen Ik an eine Leitung 15 angeschlossen, deren Innendurchmesser in der Weise genau abgestimmt ist, daß die Durchströmungsgeschwindigkeit den Transport des gesamten Abraumes gewährleistete Die Leitung 15 ist mit Hilfe eines Kragens an dem Gestell 2 befestigt'.

Die Pumpe wird von einem Tauchmotor 17 angetrieben, der eine Baueinheit mit der Pumpe bildet. Es kann ein üblicher Motortyp verwendet werden, also z.B. ein Elektromotor oder ein Motor, der mit einem Druckmittel arbeitet, wie z.B. ein Hydraulikmotor oder Pneumatikmotor· Dieser Motor wird über nicht gezeichnete Leitungen versorgt bzw. an ein Betriebsnetz angeschlossen.

Auf der Vorder- bzw. Unterseite der Motorpumpeneinheit kann man ein rotierendes Werkzeug l8, zweckmäßig in Form eines Fräswerkzeuges, vorsehen, welches auf einer Verlängerung der Pumpenwelle angebracht ist und welches dazu dient, die sich eventuell bildende Zentrale Merlon-Schicht bzw. feste

409837/0268

Bodenschichten aufzubrechen und des -weiteren eine Homogenisierung bzw. Vergleichmäßigung des von der Pumpe abzufordernden Abraura-Flüssigkeits-Gemisches zu erreichen.

Die Erfindung erlaubt die Anwendung des Spülbohreas bzw. Bohrens durch Druckstrahlen auf vielseitige Gebiete zu erweitern, insbesondere im Hauptamrendungsgebiet der Bohrung von großen Querschnitten aller verschiedenartigsten Formen} so sind z.B. auch Bohrungen in groben Alluvialboden bzw. angeschwemmten Bodenformationen möglich und desgleichen Bohrungen mit schräger bzw. geneigter Bohrrichtung.

Man kann ferner folgende Variationen durchführen: Die Einstellung der Düsen kann unter jedem geeigneten Winkel erfolgen, d.h. schräg bzw. geneigt zur Bohrrichtung oder sogar horizontal; üb Bohrungen in verbreiterten Formen durchzuführen, kann man beispielsweise auch mehrere Seite an Seite angeordnete Pumpenvorrichtungen verwenden; um ferner schnelle Untersuchungen bei der Marine durchführen zu können, kann man die Maschinen auch in Form einer Art Torpedo ausführen und zur integrierten Energieversorgung eine/ Verbindung mit der Hauptmaschine, z.B. des betreffenden Schiffes, über einen flexiblen Träger vornehmen und dergleichen mehr.

409837/0268

Claims

Dipl-lng. Medödi Kohl»

Patentanwalt
5 Köln 1/Postfadi 250265 7. Febr. 1974 2406030

Anmelderin.: SOLETANCHE

7 rue de Logelbach

Paris / Prankreich

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von Bohrungen im Erdreich durch Spülbohren, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Strahlflüssigkeit und Abraum nach dem Prinzip inverser Zirkulation entleert und abgeführt wird.

2. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung mit Düsen zum Erzeugen von Druckstrahlen vorgesehen ist und daß ferner eine Vorrichtung zum Absaugen des Gemisches aus Flüssigkeit und Abraum angeordnet ist, welche eine Entleerungsleitung für dieses Gemisch beschickt.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugvorrichtung mindestens eine Tauchpumpe aufweist.

kο Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

- 2 /. η Q a 17 / η ? ft fl

die Pumpe von einem Tauchmotor angetrieben ist_e

5· Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ' gekennzeichnet, daß die Düsenvorrichtung Düsen aufweist,.die ringförmig entsprechend dem Querschnitt der herzustellenden Bohrung angeordnet sind.

6. Maschine nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Aufbrechen bzw. Zerkleinern einer sich bildenden zentralen Merlon-Schicht des Bodens vorgesehen ist.

7β Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestaltung derart getroffen ist, daß die Unterbringung*» in einem Rohr erfolgt.

8. Maschine nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß ein Gestell vorgesehen ist, welches mit Führungsrollen ausgestattet ist, die ihrerseits mit der Innenwand des Rohres zusammenwirken.

409837/0268